DE102019205261A1

DE102019205261A1 - Hydrauliksystem zum Betreiben eines Getriebes, Getriebe

Info

Publication number: DE102019205261A1
Application number: DE102019205261.4A
Authority: DE
Inventors: Seunghyun Seo
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2020-10-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem (1) zum Betreiben eines Getriebes, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, mit einer ansteuerbaren Hydraulikquelle (2), mit zumindest einem hydraulischen Verbraucher (7), der mit der Hydraulikquelle (2) durch eine Verbindungsleitung (6) hydraulisch verbunden oder verbindbar ist, und mit einem Tank (5) zur Aufnahme und Bereitstellung eines Hydraulikmediums. Es ist vorgesehen, dass zwischen dem zumindest einen Verbraucher (7) und der Hydraulikdruckquelle (2) an die Verbindungsleitung (6) eine hydraulische Verstärkungseinrichtung (10) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikdrucksystem zum Betreiben eines Getriebes, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, mit einer ansteuerbaren Hydraulikquelle, mit zumindest einem hydraulischen Verbraucher, der mit der Hydraulikquelle durch eine Verbindungsleitung hydraulisch verbunden oder verbindbar ist, und mit einem Tank zur Aufnahme und Bereitstellung eines Hydraulikmediums.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Getriebe mit dem vorstehend beschriebenen Hydraulikdrucksystem.
Stand der Technik
Hydrauliksysteme und Getriebe der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So werden Getriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, in der Regel durch ein Hydrauliksystem betrieben, mittels dessen Gangsteller und/oder Kupplungen als Verbraucher betätigt werden. Zur Betätigung der einzelnen Verbraucher sind ansteuerbare Ventile vorhanden, um den von der Hydraulikdruckquelle bereitgestellten Hydraulikdruck zielgerecht dem jeweiligen Verbraucher zukommen zu lassen. Mit der zunehmenden Elektrifizierung des Kraftfahrzeugs wird auch die Ansteuerung beziehungsweise der Betrieb des Hydraulikdrucksystems weiter elektrifiziert, insbesondere, indem die Hydraulikdruckquelle elektromotorisch antreibbar ist, um bei Bedarf unabhängig von dem Vorhandensein und/oder dem Leistungspotential einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs den Hydraulikdruck für das Hydrauliksystem auf einen gewünschten Wert einstellen zu können. Um elektrische Energie während des Betriebs des Getriebes zu sparen, ist es bekannt, eine die Hydraulikdruckquelle ausbildende Pumpe, nur zeitweise anzusteuern und überschüssigen Hydraulikdruck beziehungsweise überschüssiges Hydraulikvolumen in einem Hydraulikdruckspeicher zwischen zu speichern. Dadurch wird die Pumpe nur zu bestimmten Zeiten beispielsweise regelmäßig bestromt, wobei aufgrund des Hydraulikdruckspeichers ein konstanter Hydraulikdruck auch in der Zeit, in welcher die Pumpe nicht bestromt ist, zur Verfügung gestellt ist.
Offenbarung der Erfindung
Durch das erfindungsgemäße Hydraulikdrucksystem wird der Vorteil erreicht, dass die Leistung und damit der Energieverbrauch der Hydraulikdruckquelle reduziert wird, ohne dass dadurch Nachteile oder eine Druckminderung an den Verbrauchern entstehen. Insbesondere erlaubt das erfindungsgemäße Hydraulikdrucksystem, dass die Hydraulikdruckquelle, insbesondere die elektromotorisch antreibbare Pumpe der Hydraulikdruckquelle, dauerhaft im Betrieb des Getriebes betreibbar ist und dennoch ein reduzierter Energieverbrauch entsteht. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zwischen dem zumindest einen Verbraucher und der Hydraulikdruckquelle an die Verbindungsleitung eine hydraulische Verstärkungseinrichtung angeschlossen ist. Durch die Verstärkungseinrichtung wird der von der Hydraulikdruckquelle zur Verfügung gestellte Hydraulikdruck erhöht, insbesondere nur bei Bedarf erhöht, und an den Verbraucher weitergegeben. Dadurch wird erreicht, dass im Normalbetrieb des Hydraulikdrucksystems ein ausreichender Hydraulikdruck durch die Hydraulikdruckquelle zur Verfügung gestellt wird, und zu Spitzenzeiten, zu welchen ein erhöhter Hydraulikdruck erforderlich ist, dieser mithilfe der Verstärkungseinrichtung erreicht wird. Die Hydraulikdruckquelle ist dabei derart ausgebildet, dass der von ihr zur Verfügung gestellte Hydraulikdruck dazu ausreicht, den zumindest einen Verbraucher in den meisten Situationen mit einem ausreichenden Hydraulikdruck zu versorgen.
Bevorzugt ist die Verstärkungseinrichtung als hydraulisch arbeitende Einrichtung ausgebildet. Dadurch wird für den Betrieb der Verstärkungseinrichtung keine zusätzliche elektrische Energie benötigt. Vielmehr wird erreicht, dass die Verstärkungseinrichtung durch den von der Hydraulikdruckquelle bereitgestellten Hydraulikdruck selbst betrieben wird.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verstärkungseinrichtung zumindest ein Verstärkungsventil, insbesondere zumindest zwei abwechselnd betätigbare Verstärkungsventile aufweist. Durch das Verstärkungsventil wird der zur Verfügung gestellte Eingangsdruck auf den gewünschten erhöhten Hydraulikdruck verstärkt. Sind zwei Verstärkungsventile vorhanden, so können diese abwechselnd betätigt werden, um eine kontinuierliche oder zumindest nahezu kontinuierliche Druckerhöhung zu gewährleisten, durch welche ein nahezu konstanter Ausgangsdruck der Verstärkungseinrichtung gewährleistet ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das jeweilige Verstärkungsventil einen Arbeitskolben auf, der in einem Zylinder längsverschieblich gelagert ist, wobei der Arbeitskloben einendig mit einer ersten axialen Stirnfläche mit einer ersten Hydraulikdruckkammer in dem Zylinder zusammenwirkt, und anderendig mit einer zweiten axialen Stirnfläche mit einer zweiten Hydraulikdruckkammer in dem Zylinder, wobei die erste und die zweite Stirnfläche des Arbeitskolbens unterschiedlich groß sind. Durch die vorteilhafte Ausbildung des Verstärkungsventils wird erreicht, dass aufgrund der unterschiedlich großen Stirnflächen des Arbeitskolbens eine hydraulische Übersetzung erfolgt, bei welcher eingangsseitig ein hohes Hydraulikdruckvolumen mit niedrigem Druck eingeht und ausgangsseitig ein niedrigeres Hydraulikvolumen mit erhöhtem Hydraulikdruck zur Verfügung gestellt wird. Dadurch ergibt sich die zuvor genannte hydraulische Übersetzung beziehungsweise Verstärkung. Der Arbeitskolben ist dabei bevorzugt hantelförmig oder T-förmig im Längsschnitt gesehen ausgebildet.
Vorzugsweise mündet in die erste Hydraulikdruckkammer ein erster und ein zweiter Anschluss und in die zweite Hydraulikdruckkammer ein dritter und ein vierter Anschluss axial beabstandet zueinander, wobei die Anschlüsse jeweils hydraulisch mit der Verbindungsleitung und/oder mit dem Tank verbunden oder verbindbar sind. Mittels der Anschlüsse erfolgt somit die hydraulische Beaufschlagung beziehungsweise Ausgabe des jeweiligen Verstärkungsventils mit Hydraulikmedium. Durch das Vorsehen der zwei Anschlüsse für jede Hydraulikdruckkammer ist ein Einströmen und Ausströmen in die jeweilige Hydraulikdruckkammer durch unterschiedliche Anschlüsse gewährleistet, wodurch ein sicherer Betrieb des Hydrauliksystems dauerhaft gewährleistet ist. Optional ist dem jeweiligen Arbeitskolben eine Rückstellfeder zugeordnet, welche den Arbeitskolben in eine Ausgangsstellung verlagert, und deren Rückstellkraft durch Beaufschlagen der ersten Hydraulikdruckkammer mit Hydraulikmedium mit ausreichend hohem Hydraulikdruck überwindbar ist.
Insbesondere ist die erste Hydraulikdruckkammer als Antriebskammer ausgebildet, in welche ein die erste Stirnfläche und eine von der ersten Stirnfläche abgewandte weitere Stirnfläche bildender Kolbenabschnitt des Arbeitskolbens zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss verschiebbar angeordnet ist, insbesondere sodass der erste Kolben hydraulisch in zwei Richtungen verschiebbar ist. Je nachdem, ob der erste oder der zweite Anschluss mit der Hydraulikdruckquelle verbunden wird, wird in der ersten Hydraulikdruckkammer ein Hydraulikdruck erzeugt, der auf die erste Stirnfläche oder auf die weitere Stirnfläche des Kolbens wirkt und damit den Kolben in die eine oder in die andere Richtung bewegt. Hierdurch wird ein hydraulischer Antrieb des jeweiligen Verstärkungsventils realisiert. In diesem Fall wird bevorzugt auf die jeweilige Rückstellfeder, wie sie vorstehend beschrieben wurde, verzichtet.
Bevorzugt ist die zweite Hydraulikdruckkammer als Arbeitskammer ausgebildet, die einendig durch eine in die zweite Stirnfläche bildenden Kolbenabschnitt des Arbeitskolbens begrenzt ist. Insbesondere ist der Arbeitskolben dabei T-förmig ausgebildet, wobei der Querbalken des Arbeitskolbens durch den ersten Kolbenabschnitt und der Längsbalken durch den zweiten Kolbenabschnitt gebildet wird. Dadurch ergibt sich beim Verschieben des Arbeitskolbens kein Hohlraum auf der der zweiten Stirnfläche abgewandten Rückseite des zweiten Kolbenabschnitts, da eine Rückseite in diesem Sinne nicht vorhanden ist. Hierdurch werden Verluste bei der Betätigung des Verstärkungsventils vermieden. Dadurch, dass der zweite Kolbenabschnitt die zweite Hydraulikdruckkammer seitlich begrenzt, ist ein vorteilhaftes Ausschieben von Hydraulikmedium durch den Arbeitskolben aus dem dritten oder vierten Anschluss gewährleistet.
Vorzugsweise münden der dritte und der vierte Anschluss stets beabstandet zu dem zweiten Kolbenabschnitt in die Arbeitskammer, sodass die dritte und der vierte Anschluss von dem Arbeitskolben nicht überfahren und damit geschlossen werden. Vielmehr ergibt sich dadurch im Betrieb, dass bei einer Hinbewegung des Arbeitskolbens Hydraulikmedium durch den dritten Anschluss in die zweite Hydraulikdruckkammer einströmt und durch die zweite Hydraulikdruckkammer ausströmt, und bei einer Herbewegung andersherum. Um die Strömungsrichtungen zu gewährleisten, sind dem jeweiligen dritten und vierten Anschluss vorzugsweise Rückschlagventile zugeordnet. Alternativ sind den Anschlüssen betätigbare Ventile zugeordnet, die dann vorzugsweise elektrisch angesteuert beziehungsweise betätigt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Verstärkungseinrichtung eine Eingangsleitung und eine Ausgangsleitung auf, die an die Verbindungsleitung angeschlossen sind, wobei zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung in der Verbindungsleitung ein in Richtung der Eingangsleitung und der Hydraulikdruckleitung schließendes Rückschlagventil angeordnet ist. Zwischen der Hydraulikdruckquelle und dem Rückschlagventil zweigt somit die Eingangsleitung in die Verstärkungseinrichtung ab. Stromabwärts des Rückschlagventils beziehungsweise auf der von der Eingangsleitung abgewandten Seite des Rückschlagventils mündet die Ausgangsleitung der Verstärkungseinrichtung in die Verbindungsleitung ein. Durch das dazwischenliegende Rückschlagventil wird gewährleistet, dass der von der Verstärkungseinrichtung bereitgestellte Hydraulikdruck sich nicht auf die Hydraulikdruckquelle auswirkt und der Hydraulikmediumstrom stets in die richtige Richtung fließt.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass in der Eingangsleitung ein ansteuerbares Umschaltventil angeordnet ist, das in einem ersten Schaltzustand den ersten Anschluss des einen Verstärkungsventils und den zweiten Anschluss des anderen Verstärkungsventils mit der Hydraulikdruckquelle verbindet und den zweiten Anschluss des ersten Verstärkungsventils und den ersten Anschluss des zweiten Verstärkungsventils mit dem Tank, und in einem zweiten Schaltzustand den ersten Anschluss des einen Verstärkungsventils und den zweiten Anschluss des anderen Verstärkungsventils mit dem Tank und den zweiten Anschluss des ersten Verstärkungsventils und den ersten Anschluss des zweiten Verstärkungsventils mit der Hydraulikdruckquelle. Durch das Umschalten beziehungsweise Ansteuern des Umschaltventils wird somit die Bewegungsrichtung des jeweiligen Arbeitskolbens der Verstärkungsventile vorbestimmt. Durch ein regelmäßiges Ansteuern des Umschaltventils, insbesondere durch eine Pulsweitenmodulation, wird erreicht, dass der jeweilige Arbeitskolben hin und her bewegt wird, um insbesondere abwechselnd erhöhten Hydraulikdruck zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Umschaltventil als 4/2-Wege-Ventil, insbesondere Proportionalventil, ausgebildet. Damit weist das Umschaltventil zwei Schaltstellungen und vier Anschlüsse, wie vorstehend bereits beschrieben, auf. Durch die Ausbildung als Proportionalventil ist es möglich, einen Durchströmungsquerschnitt variabel einzustellen, um unterschiedliche Strömungsvolumen oder -geschwindigkeiten zu ermöglichen.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen der Verbindungsleitung und dem Umschaltventil in der Eingangsleitung ein ansteuerbares Schaltventil angeordnet ist, das in einem ersten Schaltzustand das Umschaltventil mit dem Tank verbindet und in einen zweiten Schaltzustand mit der Verbindungsleitung verbindet. Mittels des Schaltventils wird somit die Verstärkungseinrichtung hinzugeschaltet oder deaktiviert. Befindet sich das Schaltventil in dem ersten Schaltzustand, so wird kein Hydraulikvolumen in die Verstärkungseinrichtung gefördert und kommt somit direkt dem oder den Verbrauchern zugute. Insbesondere befindet sich das Schaltventil im unbestromten beziehungsweise nicht angesteuerten Zustand in dem ersten Schaltzustand, sodass im Normalzustand, also ohne Energieverbrauch, die Verstärkungseinrichtung deaktiviert ist.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der jeweilige dritte Anschluss mit der Eingangsleitung zwischen dem Umschaltventil und dem Schaltventil verbunden ist und ein Rückschlagventil aufweist, das in Richtung der Eingangsleitung schließt. Damit ist gewährleistet, dass durch den dritten Anschluss jeweils Hydraulikmedium nur in die zweite Hydraulikkammer einströmen kann, jedoch nicht aus dieser heraus. Damit dient der dritte Anschluss als Anschluss zum Befüllen der zweiten Hydraulikkammer des jeweiligen Verstärkungsventils. Durch das Rückschlagventil wird eine einfache Beschränkung der Durchflussrichtung kostengünstig realisiert.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der jeweilige vierte Anschluss mit der Ausgangsleitung verbunden ist, wobei jedem vierten Anschluss ein Rückschlagventil zugeordnet ist, das sich in Richtung der Ausgangsleitung öffnet und in Richtung der zweiten Hydraulikkammer schließt. Damit bildet der vierte Anschluss die Ausgangsleitung der zweiten Hydraulikkammer, durch welche Hydraulikmedium mit erhöhtem Druck in die Ausgangsleitung und anschließend in die Verbindungsleitung stromabwärts des ersten Rückschlagventils der Verbindungsleitung gelangt. Bevorzugt ist der Ausgangsleitung ein Überdruckventil zugeordnet, das die Ausgangsleitung bei Auftreten eines in der Ausgangsleitung vorliegenden Überdrucks mit dem Tank verbindet. Unter dem Überdruck ist dabei ein Hydraulikdruck zu verstehen, der über einen vorgebbaren Grenzwert hinausgeht. Zum Schutz des oder der Verbraucher wird mittels des Überdruckventils gewährleistet, dass keine den oder die Verbraucher schädigenden Druckspitzen an die Verbraucher weitergegeben werden.
Das erfindungsgemäße Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 15 zeichnet sich dadurch aus, dass das Hydrauliksystem erfindungsgemäß ausgebildet ist. Insbesondere weist das Hydrauliksystem einen oder mehrere Gangsteller als Verbraucher und/oder eine oder mehrere Kupplungssteller auf, die jeweils hydraulisch betreibbar sind.
Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen

1 ein Hydrauliksystem eines Doppelkupplungsgetriebes in einer vereinfachten Darstellung,
2A bis C unterschiedliche Betriebszustände einer Verstärkungseinrichtung des Hydrauliksystems in jeweils einer schematischen Darstellung, und
3A bis C weitere Ausführungsbeispiele der Verstärkungseinrichtung.

1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein vorteilhaftes Hydrauliksystem 1 zum Betreiben eines hier nicht näher dargestellten Doppelkupplungsgetriebes. Das Hydrauliksystem 1 weist eine Hydraulikdruckquelle 2 auf, die eine durch einen Elektromotor 3 antreibbare Hydraulikpumpe 4 aufweist, die saugseitig mit einem ein flüssiges Hydraulikmedium bereitstellenden und aufnehmenden Tank 5 verbunden ist und druckseitig mit einer Verbindungsleitung 6, durch welche die Hydraulikdruckquelle 2 mit mehreren Verbrauchern 7 des Doppelkupplungsgetriebes verbunden ist. Bei den Verbrauchern handelt es sich vorliegend um Kupplungssteller beziehungsweise Aktuatoren CL1 und CL2, die jeweils zum Betätigen einer Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes ausgebildet sind, sowie um Gangsteller GS1, GS2, GS3 und GS4, die jeweils dazu ausgebildet sind, zumindest einen Gang des Doppelkupplungsgetriebes bei ihrer Ansteuerung einzulegen. Die Verbraucher 7 sind hydraulisch betreibbar, wozu sie durch Schaltventile 8 und gegebenenfalls Steuerventile 9 mit der Verbindungsleitung 6 verbunden sind.
Zwischen den Verbrauchern 7 und der Hydraulikdruckquelle 2 ist eine Hydraulikdruck-Verstärkungseinrichtung 10 angeordnet, die eine Eingangsleitung 11 und eine Ausgangsleitung 12 aufweist, die jeweils mit der Verbindungsleitung 6 verbunden sind. Zwischen den Verbindungsstellen der Eingangsleitung 11 und der Ausgangsleitung 12 mit der Verbindungsleitung 6 ist in der Verbindungsleitung 6 ein erstes Rückschlagventil 13 angeordnet, das in Richtung der Eingangsleitung 11 und der Hydraulikdruckquelle 2 schließt und in Richtung der Ausgangsleitung 12 öffnen kann.
Die Verstärkungseinrichtung 10 ist dazu ausgebildet, den von der Hydraulikdruckquelle 2 bereitgestellten Hydraulikdruck zu erhöhen und in das Hydrauliksystem stromabwärts des Rückschlagventils 13 wieder einzuspeisen. Durch das Rückschlagventil 13 wird verhindert, dass der erhöhte Hydraulikdruck sich auf die Hydraulikdruckquelle 2 zurück auswirkt. Den Verbrauchern 7 wird dadurch ein erhöhter Hydraulikdruck zur Verfügung gestellt, der den von der Hydraulikdruckquelle 2 bereitgestellten Hydraulikdruck übersteigt. Dadurch kann die Hydraulikdruckquelle 2 selbst mit reduzierter Leistung arbeiten beziehungsweise zur Bereitstellung einer reduzierten Leistung ausgebildet sein, wodurch zum einen Herstellungskosten und zum anderen im Betrieb insbesondere elektrische Energie gespart werden. Vorzugsweise ist die Verstärkungseinrichtung 10 zu der Hydraulikdruckquelle 2 hinzuschaltbar, sodass die Verstärkung nur bei Bedarf erfolgt.
2A bis C zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Verstärkungseinrichtung in mehreren Betriebszuständen. Anhand von 2A soll zunächst der grundsätzliche Aufbau der Verstärkungseinrichtung 10 erläutert werden:

Die Verstärkungseinrichtung 10 weist zwei Verstärkungsventile 14 und 15 auf, die gleich ausgebildet sind. Beide Verstärkungsventile 14, 15 weisen jeweils einen Arbeitskolben 16, 17 auf, der in einem jeweiligen Zylindergehäuse 18, 19 axial beziehungsweise längsverschiebbar gelagert ist. Die Gehäusezylinder 18, 19 sind gestuft ausgebildet, sodass sie einen ersten Abschnitt mit einem großen Innendurchmesser und einen zweiten Abschnitt mit einem kleinem Innendurchmesser bilden. Durch den Abschnitt mit dem großen Innendurchmesser wird jeweils eine erste Hydraulikdruckkammer 20 beziehungsweise 21 gebildet, und durch den Zylindergehäuseabschnitt mit dem kleineren Innendurchmesser eine zweite Hydraulikdruckkammer 22 beziehungsweise 23.

Der Arbeitskolben 16 beziehungsweise 17 weist einendig einen Kolben 24 beziehungsweise 25 auf, der in der Hydraulikdruckkammer 20 verschiebbar ist, und anderendig einen Kolben 26 beziehungsweise 27, der der zweiten Hydraulikdruckkammer 22, 23 zugeordnet ist.
Der ersten Hydraulikdruckkammer 20 des Verstärkungsventils 14 ist außerdem ein erster Anschluss A und zweiter Anschluss B zugeordnet, die als Mantelwandöffnungen in dem Zylindergehäuse 18 ausgebildet sind. Der zweiten Hydraulikdruckkammer 22 sind Anschlüsse C und D zugeordnet. Entsprechend weist das Verstärkungsventil 15 einen ersten Anschluss E und einen zweiten Anschluss F auf, die der ersten Hydraulikdruckkammer 21 zugeordnet sind, sowie einen dritten Anschluss G und einen vierten Anschluss H, die der zweiten Hydraulikdruckkammer 23 zugeordnet sind. Die Verstärkungsventile 14, 15 sind dabei derart ausgebildet, dass der erste Kolben 24, 25, der in der ersten Hydraulikdruckkammer 20, 21 liegt, stets zwischen den beiden Anschlüssen A, B beziehungsweise E, F verschiebbar ist, sodass beidseits des Kolbens 24 eine Teilkammer, die mit Hydraulikmedium befüllbar ist, entsteht. Somit kann durch das Befüllen der jeweiligen Teilkammer der Kolben 24 in die eine oder in die andere Richtung durch den bereitgestellten Hydraulikdruck verschoben werden. Die jeweilige erste Hydraulikdruckkammer 20, 21 ist dabei auch als Antriebskammer zu bezeichnen.
Der zweite Kolben 26 beziehungsweise 27 begrenzt mit einer weiteren Stirnfläche 26_1, 27_1 die jeweilige zweite Hydraulikdruckkammer 22 beziehungsweise 23, die insoweit Arbeitskammern bilden, derart, dass die Anschlüsse C und D beziehungsweise G und H stets beabstandet zu dem Kolben 26 beziehungsweise 27 liegen. Dabei weist der Kolben 24 eine erste Stirnfläche 24_1 auf, die in Richtung des Anschluss B weist, und somit eine dem Anschluss B zugeordnete Teilkammer 20_1 begrenzt, und eine zweite Stirnfläche 24_2, die in Richtung des Anschluss A zeigt, also die dem Anschluss A zugeordnete Teilkammer 20_2 begrenzt. Entsprechendes gilt für den Kolben 25, der eine dem Anschluss F zugewandte Stirnfläche 25_1 und eine dem Anschluss E zugeordnete zweite Stirnfläche 25_2 aufweist und somit Teilkammern 21_1 und 21_2 voneinander trennt.
Weil die Stirnflächen des Kolbens 24 und 25 größer ist als die der zweiten Hydraulikdruckkammer 22, 23 zugeordnete Stirnflächen 26_1, 27_1 der Kolben 26, 27, ergibt sich eine Kraftübertragung beziehungsweise Übersetzung von der ersten Hydraulikdruckkammer in die zweite Hydraulikdruckkammer. Wird der Kolben 24 durch einen in der Antriebskammer erzeugten Hydraulikdruck derart bewegt, dass der Kolben 26 die Hydraulikdruckkammer 22 beziehungsweise 23 verkleinert, so entsteht dort ein Druck, der aufgrund der kleineren Fläche der Stirnfläche 26_1 größer ist als der Ausgangsdruck in der Hydraulikdruckkammer 20. Es erfolgt somit eine Druckerhöhung.
Die Verstärkungseinrichtung weist weiterhin ein Schaltventil 28 auf, das als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet ist und elektrisch ansteuerbar ist, um einen von zwei Schaltzuständen einzunehmen. Weiterhin weist die Verstärkungseinrichtung 10 ein Umschaltventil 29 auf, das als 4/2-Wege-Ventil ausgebildet und elektrisch ansteuerbar ist.
In einem ersten Schaltzustand, wie in 2A gezeigt, verbindet das Schaltventil 28 die Verstärkungseinrichtung 10 hydraulisch mit dem Tank 5, sodass die Verstärkungseinrichtung 10 insgesamt drucklos ist beziehungsweise deaktiviert. In einem zweiten Schaltzustand, wie beispielsweise in 2B und C gezeigt, verbindet das Schaltventil 28 die Verbindungsleitung 6 stromaufwärts des Rückschlagventils 13 mit dem Schaltventil 29 sowie mit den Anschlüssen C und G.
Den Anschlüssen C, D, H, G ist jeweils ein Rückschlagventil RC, R_D , R_H , R_G zugeordnet, wobei die Rückschlagventile RC und R_G in Richtung der Anschlüsse C, G beziehungsweise in Richtung der Hydraulikkammern 22, 23 öffnen und in die andere Richtung schließen, wohingegen die Rückschlagventile R_D und R_H in Richtung der Anschlüsse D, H beziehungsweise in Richtung der Hydraulikkammern 22, 23 schließen und in entgegengesetzte Richtung öffnen. Die Anschlüsse D, H sind durch die Rückschlagventile R_D , R_H mit der Ausgangsleitung 12 und damit mit der Verbindungsleitung 6 stromabwärts des Rückschlagventils 13 verbunden.
Das Umschaltventil 29 verbindet nun in einem ersten Schaltzustand, wie in 2A gezeigt ist, die Anschlüsse A und F mit dem Ausgang des Schaltventils 28, und die Anschlüsse B, E mit dem Tank 5. Wird das Umschaltventil 29 angesteuert, sodass es den zweiten Schaltzustand einnimmt, so verbindet es die Anschlüsse A und F mit dem Tank 5 und die Anschlüsse B und E mit dem Ausgang des Schaltventils 28. Je nachdem, ob sich das Schaltventil 28 in dem in 2A gezeigten ersten Schaltzustand befindet oder in dem zweiten Schaltzustand, wird dann ein Hydraulikdruck auf die Hydraulikdruckkammern beziehungsweise die darin verlagerbar angeordneten Kolben ausgeübt.
2A zeigt den deaktivierten Zustand der Verstärkungseinrichtung 10, in welchem sich das Schaltventil 28 in der ersten Schaltposition (von der Hydraulikdruckquelle 2 getrennt) befindet.
2B und 2C zeigen den Fall, in welchem die Verstärkungseinrichtung 10 aktiviert ist, um einen erhöhten Arbeitsdruck den Verbrauchern 7 zur Verfügung zu stellen. 2 zeigt dazu die Verstärkungseinrichtung 10, wenn das Umschaltventil 29 in den zweiten Schaltzustand geschaltet wurde und 2C, wenn das Umschaltventil 29 in den ersten Schaltventil geschaltet ist, während das Schaltventil 28 jeweils die Verstärkungseinrichtung mit der Eingangsleitung beziehungsweise der Hydraulikdruckquelle 2 verbindet.
Zum Aktivieren der Verstärkungseinrichtung 10 wird das Schaltventil 28 angesteuert, den zweiten Schaltzustand einzunehmen, sodass das Umschaltventil 29 nunmehr mit der Hydraulikdruckquelle 2 beziehungsweise mit der Druckseite der Pumpe 4 hydraulisch verbunden ist. Befindet sich das Umschaltventil 29 in dem zweiten Schaltzustand, wie in 2B gezeigt, so werden die Anschlüsse B, C und E mit dem Hydraulikmedium beaufschlagt. Dadurch wird die Teilkammer 20_1 auf der der ersten Stirnfläche 24_1 zugewandten Seite der Hydraulikkammer 20 gefüllt und die Teilkammer 21_2 auf der der zweiten Stirnfläche 25_2 zugewandten Seite der Hydraulikkammer 21, sowie die Hydraulikdruckkammern 22 und 23.
Durch ein getaktetes Umschalten des Umschaltventils 29 werden abwechselnd die Teilkammer 20_1 und 21_2 einerseits und die Teilkammern 20_2 und 21_1 andererseits befüllt, sodass die Arbeitskolben 16, 17 hin und her bewegt werden und in der zweiten Hydraulikdruckkammer 22 beziehungsweise 23 Hydraulikmedium zunächst durch den Anschluss C beziehungsweise G aufnehmen und anschließend durch den Anschluss D beziehungsweise H in die Ausgangsleitung 12 ausgeben. Dadurch entsteht in der Ausgangsleitung beziehungsweise der Verbindungleitung 6 stromabwärts des Rückschlagventils 13 ein konstanter oder nahezu konstanter Volumenstrom mit dem durch die Verstärkungsventile 14, 15 erzeugten erhöhten Hydraulikdruck. Um zu vermeiden, dass der durch die Verstärkungseinrichtung 10 erzeugte Hydraulikdruck einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, ist optional der Ausgangsleitung 12 ein Überdruckventil 30 zugeordnet, das bei Auftreten eines den Grenzwert überschreitenden Hydraulikdrucks die Ausgangsleitung 12 mit dem Tank 5 verbindet.
Wie in dem Ausführungsbeispiel von 2A bis C gezeigt, sind den Anschlüssen A, B und F, E jeweils Strömungswiderstände in Form von Drosseleinrichtungen 31 zugeordnet, um insbesondere die Einströmgeschwindigkeit in die ersten Hydraulikdruckkammern 20, 21 im Vergleich zu der Ausströmgeschwindigkeit der Anschlüsse D und H zu der Einströmgeschwindigkeit der Anschlüsse C und G und reduzieren.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Verstärkungseinrichtung, wobei aus dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel bereits bekannte Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und insofern auf die obenstehende Beschreibung verwiesen wird. Im Folgenden soll im Wesentlichen nur auf die Unterschiede eingegangen werden.
Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel sind die ersten Hydraulikkammern 20, 21 der Verstärkungsventile 14, 15 nicht in Teilkammern aufgeteilt. Stattdessen ist dem jeweiligen Arbeitskolben 16, 17 eine Rückstellfeder 32, 33 zugeordnet, welche den Arbeitskolben aus der zweiten Hydraulikdruckkammer 22 beziehungsweise 23 herausdrängt beziehungsweise bewegt. Es verbleibt somit die Hydraulikdruckkammer 20 beziehungsweise 21, die auf der der jeweiligen Rückstellfeder 32, 33 abgewandten Seite des jeweiligen Kolbens 24, 25 ausgebildet und mit dem Umschaltventil 29 verbunden ist.
Außerdem sind die Anschlüsse B und F nicht mit dem Umschaltventil 29, sondern mit dem Tank 5 verbunden, sodass durch die Anschlüsse B und F Hydraulikmedium direkt in den Tanks gelangt.
Die den Anschlüssen A und E zugeordnete Drosseleinrichtung 31 unterscheidet sich dabei von der zuvor erwähnten Ausbildung der Drossel, indem die Drosseleinrichtung 31 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen unterschiedlichen Strömungswiderstand für unterschiedliche Strömungsrichtungen des Hydraulikmediums aufweist. Dazu weist die Drosseleinrichtung 31 ein erstes Rückschlagventil 32 auf, das in Richtung des Anschluss A beziehungsweise E öffnet und in Richtung des Schaltventils 29 schließt, und ein dazu parallel geschaltetes zweites Rückschlagventil 33, das in Richtung des Anschluss A beziehungsweise E schließt und in Richtung des Umschaltventils 29 öffnet. Dabei ist dem zweiten Rückschlagventil 33 jeweils eine Drossel 34 stromabwärts zugeordnet und parallel zu dem Rückschlagventil 32 geschaltet. Dadurch ergibt sich, dass die Strömungsgeschwindigkeit des in die jeweils erste Hydraulikdruckkammer 20, 21 strömenden Hydraulikmediums ungedrosselt ist, während das ausströmende Medium gedrosselt wird. Es ist also eine strömungsrichtungsabhängige Strömungsgeschwindigkeitsreduzierung durch die Drosseleinrichtung 31, durch das Druckverhalten des den Verbrauchern 7 zur Verfügung gestellten Hydraulikdrucks gedämpft und vorteilhaft eingestellt wird.
Alternativ zu der Drosseleinrichtung 31, wie sie in 3A gezeigt ist, kann die jeweilige Drosseleinrichtung 31 auch wie in 3B oder 3C ausgebildet sein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3B ist die Drosseleinrichtung 31 als einfache Drossel ausgebildet, welche sowohl in die Einströmrichtung als auch in die Ausströmrichtung bezogen auf die erste Hydraulikdruckkammer 20, 21 wirkt. Insoweit entspricht die Drosseleinrichtung 31 der in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der 2A bis 2C vorgesehenen Drosseleinrichtung 31.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3C unterscheidet sich die Drosseleinrichtung 31 von der in 3A gezeigten Drosseleinrichtung dadurch, dass sowohl dem Einlasspfad als auch den Auslasspfad beziehungsweise dem Rückschlagventil 33 als auch dem Rückschlagventil 32 jeweils eine Drossel 34 zugeordnet ist, um sowohl die Einströmgeschwindigkeit als auch die Ausströmgeschwindigkeit der Anschlüsse A, E zu drosseln beziehungsweise zu reduzieren. Die Drosseln 34 sind dabei bevorzugt unterschiedlich ausgebildet, wobei die in dem Eingangspfad, also dem Rückschlagventil 32 zugeordnete Drossel einen größeren Durchströmungsquerschnitt aufweist als die dem Rückschlagventil 32 zugeordnete Drossel. Insbesondere ist die dem Einströmpfad zugeordnete Drossel mit einem größeren Querschnitt ausgebildet, als die in dem Ausführungsbeispiel von 3B gezeigte Drossel, um ein schnelleres Einfließen von Hydraulikmedium in die jeweilige Hydraulikdruckkammer 20, 21 zu ermöglichen. Die unterschiedlichen Drosselwirkungen beziehungsweise Durchströmungsgeschwindigkeitsreduktionen werden dabei durch unterschiedlich große Durchströmungsquerschnitte der Drosseln 24 gewährleistet.
Die Verstärkungseinrichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3A bis 3C arbeitet im Betrieb wie die Verstärkungseinrichtung 10 aus den vorhergehenden Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied, dass die Arbeitskolben 16, 17 nicht hydraulisch hin und her bewegt werden, sondern hydraulisch nur in eine Richtung, nämlich in die Hydraulikkammern 22, 23 hineinbewegt werden, während die Rückbewegung mechanisch durch die jeweilige Rückstellfeder 32', 33 realisiert wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Verstärkungseinrichtung 10 ohne das Schaltventil 28 ausgebildet, sodass das Umschaltventil 29 dauerhaft mit der Hydraulikdruckquelle 2 verbunden ist. Hierdurch wird eine weitere Einsparung elektrischer Energie erreicht. Optional ist dann das Umschaltventil 28 als 4/3-Wege-Ventil ausgebildet, das in einem dritten Schaltzustand die Verstärkungsventile 14, 15 von der Hydraulikdruckquelle 2 beziehungsweise der Pumpe 4 trennt, um bei Nicht-Gebrauch Leckage und Wirkungsgradverluste zu vermeiden.
Auch durch die Verstärkungseinrichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3A bis 3C ergibt eine voreilhafte Einsparung elektrischer Energie im Betreib des Doppelkupplungsgetriebes beziehungsweise des Hydrauliksystems 1.

Claims

Hydrauliksystem (1) zum Betreiben eines Getriebes, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, mit einer ansteuerbaren Hydraulikquelle (2), mit zumindest einem hydraulischen Verbraucher (7), der mit der Hydraulikquelle (2) durch eine Verbindungsleitung (6) hydraulisch verbunden oder verbindbar ist, und mit einem Tank (5) zur Aufnahme und Bereitstellung eines Hydraulikmediums, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zumindest einen Verbraucher (7) und der Hydraulikdruckquelle (2) an die Verbindungsleitung (6) eine hydraulische Verstärkungseinrichtung (10) angeschlossen ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinrichtung (10) als hydraulisch arbeitende Einrichtung ausgebildet ist.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinrichtung (10) zumindest ein Verstärkungsventil (14,15), insbesondere zumindest zwei abwechselnd betätigbare Verstärkungsventile (14,15) aufweist.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verstärkungsventil (14,15) einen Arbeitskolben (16,17) aufweist, der in einem Zylinder (18,19) längsverschiebbar gelagert ist, wobei der Arbeitskolben (16,17) einendig mit einer ersten axialen Stirnfläche (24_1,25_1) mit einer ersten Hydraulikdruckkammer (20,21) in dem Zylinder (18,19) zusammenwirkt, und anderendig mit einer zweiten axialen Stirnfläche (24_3,25_3) mit einer zweiten Hydraulikdruckkammer (22,23) in dem Zylinder (18,19), wobei die erste und die zweite Stirnfläche (24_1,25_1,24_3,25_3) des Arbeitskolbens (16,17) unterschiedlich groß sind.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die erste Hydraulikdruckkammer (20,21) ein erster und ein zweiter Anschluss (A,B;F,E) und in die zweite Hydraulikdruckkammer (22,23) ein dritter und ein vierter Anschluss (C,D;G,H) axial beabstandet zueinander münden, wobei die Anschlüsse jeweils hydraulisch mit der Verbindungsleitung (6) oder mit dem Tank (5) verbunden oder verbindbar sind.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hydraulikdruckkammer (20,21) als Antriebskammer ausgebildet ist, in welcher ein die erste Stirnfläche (24_1) und eine von der ersten Stirnfläche (24_1,25_1) abgewandte weitere Stirnfläche (24_2,25_2) bildender Kolben (24,25) des Arbeitskolbens (16,17) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (A,B;F,E) verschiebbar angeordnet ist.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hydraulikdruckkammer (22,23) als Arbeitskammer ausgebildet ist, die einendig durch einen die zweite Stirnfläche bildenden Kolben des Arbeitskolbens (16,17) begrenzt ist.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte und der vierte Anschluss (C,D;G,H) stets beabstandet zu dem Arbeitskolben (16,17) in die Arbeitskammer münden.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinrichtung (10) eine Eingangsleitung (11) und eine Ausgangsleitung (12) aufweist, die an die Verbindungsleitung (6) angeschlossen sind, wobei zwischen der Eingangsleitung (11) und der Ausgangsleitung (12) in der Verbindungsleitung (6) ein in Richtung der Eingangsleitung (11) und der Hydraulikdruckquelle (2) schließendes Rückschlagventil (13) angeordnet ist.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Eingangsleitung (11) ein ansteuerbares Umschaltventil (24) angeordnet ist, das in einem ersten Schaltzustand den ersten Anschluss des einen Verstärkungsventils (14) und den zweiten Anschluss des anderen Verstärkungsventils (15) mit der Hydraulikdruckquelle (2) verbindet und den zweiten Anschluss des ersten Verstärkungsventils (14) und den ersten Anschluss des zweiten Verstärkungsventils (15) mit dem Tank (5), und in einem zweiten Schaltzustand den ersten Anschluss des ersten Verstärkungsventils (14) und den zweiten Anschluss des zweiten Verstärkungsventils (15) mit dem Tank (5) und den zweiten Anschluss des ersten Verstärkungsventils (14) und den ersten Anschluss des zweiten Verstärkungsventils (15) mit der Hydraulikdruckquelle (2).
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (29) als 4/2-Wege-Ventil, insbesondere Proportionalventil, ausgebildet ist.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Verbindungsleitung (6) und dem Umschaltventil (29) in der Eingangsleitung (11) ein ansteuerbares Schaltventil (28) angeordnet ist, das in einem ersten Schaltzustand das Umschaltventil (29) mit der Verbindungsleitung (6) verbindet und in einem zweiten Schaltzustand von der Verbindungsleitung (6) trennt.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige dritte Anschluss mit der Eingangsleitung (11) zwischen dem Umschaltventil (29) und dem Schaltventil (28) verbunden ist und ein Rückschlagventil (R_C,R_G) aufweist, das in Richtung der Eingangsleitung (11) schließt.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige vierte Anschluss mit der Ausgangsleitung (12) verbunden ist, wobei jedem vierten Anschluss ein Rückschlagventil (R_D,R_H) zugeordnet ist, das in Richtung der Ausgangsleitung (12) öffnet.
Getriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch ein Hydrauliksystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.